DE102010063528B4 - Method for connecting bus lines to buses and device for carrying out the method - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Verbinden von wenigstens drei Busteilnehmern (TN1, TN2, TN3) mit einem Verbindungselement (VE) welches einen ersten Zustandsautomaten (ZA1) und einen zweiten Zustandsautomaten (ZA2) aufweist und einem Bus, welcher mit dominanten und rezessiven Pegeln ausgestaltet ist, wobei der erste Busteilnehmer (TN1) mittels einer ersten Busleitung mit dem Verbindungselement (VE) verbunden ist und der zweite Busteilnehmer (TN2) mittels einer zweiten Busleitung mit dem Verbindungselement (VE) verbunden ist, wobei der zweite Busteilnehmer (TN2) mit dem ersten Zustandsautomaten (ZA1) verbunden ist und der dritte Busteilnehmer (TN3) mittels einer dritten Busleitung mit dem Verbindungselement (VE) verbunden ist, wobei der dritte Busteilnehmer (TN3) mit dem zweiten Zustandsautomaten (ZA2) verbunden ist, wobei von dem ersten Zustandsautomaten (ZA1) ein erster dominanter Pegel, welcher von dem ersten Busteilnehmer (TN1) auf der ersten Busleitung gesendet wird, auf wenigstens einer weiteren Busleitung reproduziert wird und nach einer Änderung des ersten Pegels von dominant auf...Method for connecting at least three bus participants (TN1, TN2, TN3) with a connecting element (VE) which has a first state machine (ZA1) and a second state machine (ZA2) and a bus which is designed with dominant and recessive levels, the the first bus subscriber (TN1) is connected to the connecting element (VE) by means of a first bus line and the second bus subscriber (TN2) is connected to the connecting element (VE) by means of a second bus line, the second bus subscriber (TN2) being connected to the first state machine (ZA1 ) is connected and the third bus subscriber (TN3) is connected to the connecting element (VE) by means of a third bus line, the third bus subscriber (TN3) being connected to the second state machine (ZA2), a first one from the first state machine (ZA1) dominant level, which is sent by the first bus subscriber (TN1) on the first bus line, on at least one further bus line is reproduced and after changing the first level from dominant to ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10.The invention relates to a method according to the preamble of
Busse im Rahmen dieser Erfindung sind ausschließlich Busse, die mit dominanten und rezessiven Pegeln ausgestaltet sind. Ein Beispiel eines solchen Busses ist der CAN-Bus. Der rezessive Pegel ist der Standardzustand des Busses. Jeder Busteilnehmer, der einen dominanten Pegel sendet, überschreibt den rezessiven Pegel. Senden zwei Busteilnehmer auf demselben Bus zur gleichen Zeit, wobei einer einen dominanten Pegel und ein anderer einen rezessiven Pegel sendet, so nimmt der Bus die Spannung des dominanten Pegels an und der rezessive Pegel geht verloren, Jeder sendende Busteilnehmer muss die auf dem Bus anliegende Spannung mit dem eigenen Sendesignal vergleichen, um zu erkennen, ob sein gesendeter rezessiver Pegel von einem dominanten Pegel überschrieben wird. Während der Arbitrierung wird diese Kollisionserkennung genutzt, um anhand einer Nachrichten-Identifikationskennung zu entscheiden, welcher Busteilnehmer als nächstes eine Nachricht senden darf. Diese Methode des Buszugriffsverfahrens nennt sich CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access Collision Avoidance) Sie wird beispielsweise für CAN-Busse eigesetzt und wird in der Druckschrift „Bussysteme in der Fahrzeugtechnik: Protokolle und Standards; mit 89 Tabellen/Werner Zimmermann; Ralf Schmidgall. – 1. Aufl.. – Wiesbaden: Vieweg, 2006, ISBN 3-8348-0166-6” auf Seite 20 beschrieben.Buses in the context of this invention are exclusively buses that are designed with dominant and recessive levels. An example of such a bus is the CAN bus. The recessive level is the default state of the bus. Each bus user transmitting a dominant level overwrites the recessive level. If two bus subscribers transmit on the same bus at the same time, one sending a dominant level and another a recessive level, the bus assumes the voltage of the dominant level and the recessive level is lost. Each transmitting bus subscriber must supply the voltage present on the bus compare with its own transmit signal to see if its sent recessive level is overwritten by a dominant level. During arbitration, this collision detection is used to decide on the basis of a message identification code which bus subscriber is allowed to send a message next. This method of the bus access method is called CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access Collision Avoidance). It is used, for example, for CAN buses and is described in the publication "Bus Systems in Automotive Engineering: Protocols and Standards; with 89 tables / Werner Zimmermann; Ralf Schmidgall. - 1. Aufl .. - Wiesbaden: Vieweg, 2006, ISBN 3-8348-0166-6 "on page 20 described.
Busse der eingangs genannten Art werden vorzugsweise in Automobilen genutzt und werden zum Verbinden von einer Vielzahl von Busteilnehmern insbesondere Steuergeräten, Sensoren und/oder Aktoren zu einem Netzwerk verwendet. Während der Entwicklung und Tests solcher Netzwerke werden auch Simulatoren in diese Netzwerke eingebunden. Die Möglichkeit einer flexiblen Verbindung von aus einem oder mehreren miteinander verbundenen Busteilnehmern bestehenden Teilnetzen zu mehreren unabhängigen Bussen ist insbesondere in der Entwicklung und beim Testen wünschenswert.Buses of the type mentioned are preferably used in automobiles and are used for connecting a plurality of bus subscribers in particular control devices, sensors and / or actuators to a network. During the development and testing of such networks, simulators will also be integrated into these networks. The possibility of flexibly connecting subnets made up of one or more interconnected bus subscribers to multiple independent buses is particularly desirable in development and testing.
Aus der Druckschrift
Aus der Druckschrift „Controller area network: CAN; Grundlagen und Praxis/Wolfhard Lawrenz (Hrsg.). – 4., überarb. Aufl.. – Heidelberg: Hüthig, 2000, ISBN 3-7785-2780-0” auf Seite 362f und dem Punkt 7.2.3.2. ist ein CAN-Repeater bekannt. Ein CAN-Repeater ist eine Vorrichtung mit einem ersten Zustandsautomaten zum Verbinden von wenigstens drei Busteilnehmern mit einem Bus, welcher mit dominanten und rezessiven Pegeln ausgestaltet ist, wobei der erste Busteilnehmer mittels einer ersten Busleitung mit der Vorrichtung verbunden ist und der zweite Busteilnehmer mittels einer zweiten Busleitung mit der Vorrichtung verbunden ist und der dritte Busteilnehmer mittels einer dritten Busleitung mit der Vorrichtung verbunden ist, und von dem ersten Zustandsautomaten ein erster dominanter Pegel, welcher von dem ersten Busteilnehmer auf der ersten Busleitung gesendet wird, auf wenigstens einer weiteren Busleitung reproduziert wird und nach einer Änderung des ersten Pegels von dominant auf rezessiv für eine vorbestimmte Zeitdauer von dem ersten Zustandsautomaten auf der ersten und der wenigstens einen weiteren Busleitungen nur rezessive Pegel gesendet werden.From the publication "Controller area network: CAN; Foundations and Practice / Wolfhard Lawrenz (ed.). - 4th, revised. Aufl. - Heidelberg: Hüthig, 2000, ISBN 3-7785-2780-0 "on page 362f and the point 7.2.3.2. is a CAN repeater known. A CAN repeater is a device having a first state machine for connecting at least three bus subscribers to a bus which is designed with dominant and recessive levels, the first bus subscriber being connected to the device by means of a first bus line and the second bus subscriber being connected by means of a second bus subscriber Bus line is connected to the device and the third bus subscriber is connected by means of a third bus line to the device, and from the first state machine, a first dominant level, which is transmitted from the first bus subscriber on the first bus line is reproduced on at least one further bus line and after a change of the first level from dominant to recessive, only recessive levels are transmitted for a predetermined period of time by the first state machine on the first and the at least one further bus lines.
Eine beispielhafte Konfiguration ist in
Der CAN-Repeater CR reproduziert einen auf einer Busleitung empfangenen dominanten Pegel an allen anderen angeschlossenen Busleitungen und achtet auf einen Wechsel des empfangenen dominanten Pegels zu einem rezessiven Pegel. Für die Angleichung der Pegel wird in einem CAN-Repeater CR typischerweise ein Zustandsautomat ZA1 implementiert. In der Figur nicht dargestellte Transceiver setzen die Spannungen auf der Busleitung in Eingangssignale für den CAN-Repeater und Ausgangsignale des CAN-Repeaters in Spannungen auf der Busleitung um und sorgen dafür, dass dominante Pegel rezessive Pegel auf den Busleitungen überschreiben. Durch Nutzung unterschiedlicher Transceiver lassen sich unterschiedliche Varianten von CAN-Bussen, mittels des CAN-Repeaters miteinander verbinden.The CAN repeater CR reproduces a dominant level received on one bus line on all other connected bus lines and pays attention to a change of the received dominant level to a recessive level. For level matching, a state machine ZA1 is typically implemented in a CAN repeater CR. Transceivers, not shown in the figure, convert the voltages on the bus line into input signals for the CAN repeater and output signals of the CAN repeater into voltages on the bus line and ensure that dominant levels override recessive levels on the bus lines. By using different transceivers, different variants of CAN buses can be interconnected by means of the CAN repeater.
Der Zustandsautomat ZA1 wird typischerweise in einem oder mehreren FPGAs und/oder einem oder mehreren ASICs implementiert.The state machine ZA1 is typically implemented in one or more FPGAs and / or one or more ASICs.
Eine Änderung der Verbindung der Busteilnehmer zu einem Netzwerk erfordert immer eine Änderung der Verkabelung. Jede Busleitung, deren Buszugehörigkeit geändert werden soll, muss an einen anderen CAN-Repeater angeschlossen werden, was den Nachteil einer erforderlichen Umverdrahtung mit sich bringt. Changing the connection of the bus users to a network always requires a change of the wiring. Each bus line whose bus assignment is to be changed must be connected to another CAN repeater, which entails the disadvantage of a necessary rewiring.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik weiterzubilden.The object of the invention is to develop the state of the art.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 10. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved by a method according to
Der erste Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von wenigstens drei Busteilnehmern mit einem Verbindungselement, welches einen ersten Zustandsautomaten und einen zweiten Zustandsautomaten aufweist und einem Bus, welcher mit dominanten und rezessiven Pegeln ausgestaltet ist, wobei der erste Busteilnehmer mittels einer ersten Busleitung mit dem Verbindungselement verbunden ist und der zweite Busteilnehmer mittels einer zweiten Busleitung mit dem Verbindungselement verbunden ist, wobei der zweite Busteilnehmer mit dem ersten Zustandsautomaten verbunden ist und der dritte Busteilnehmer mittels einer dritten Busleitung mit dem Verbindungselement verbunden ist, wobei der dritte Busteilnehmer mit dem zweiten Zustandsautomaten verbunden ist, wobei von dem ersten Zustandsautomaten ein erster dominanter Pegel, welcher von dem ersten Busteilnehmer auf der ersten Busleitung gesendet wird, auf wenigstens einer weiteren Busleitung reproduziert wird und nach einer Änderung des ersten Pegels von dominant auf rezessiv für eine vorbestimmte Zeitdauer von dem ersten Zustandsautomaten auf der ersten und der wenigstens einen weiteren Busleitung nur rezessive Pegel gesendet werden, und von dem zweiten Zustandsautomaten ein zweiter dominanter Pegel, welcher von dem ersten Busteilnehmer auf der ersten Busleitung gesendet wird, auf wenigstens einer weiteren Busleitung reproduziert wird und nach einer Änderung des zweiten Pegels von dominant auf rezessiv für eine vorbestimmte Zeitdauer von dem zweiten Zustandsautomaten auf der ersten und der wenigstens einen weiteren Busleitung nur rezessive Pegel gesendet werden, wobei das Verbindungselement einen ersten Multiplexer, welcher mit dem ersten Zustandsautomaten, dem zweiten Zustandsautomaten und dem ersten Busteilnehmer verbunden ist, aufweist, und der erste Busteilnehmer mittels des ersten Multiplexers mit dem ersten Zustandsautomaten oder dem zweiten Zustandsautomaten verbunden wird, um die Verbindung des ersten Busteilnehmers zum zweiten Busteilnehmer oder zum dritten Busteilnehmer zu erstellen.The first object of the invention relates to a method for connecting at least three bus subscribers to a connection element which has a first state machine and a second state machine and a bus which is designed with dominant and recessive levels, wherein the first bus subscriber by means of a first bus line with the Connecting element is connected and the second bus subscriber is connected by means of a second bus line to the connecting element, wherein the second bus subscriber is connected to the first state machine and the third bus subscriber is connected by means of a third bus line to the connecting element, wherein the third bus subscriber connected to the second state machine in which, from the first state machine, a first dominant level transmitted by the first bus subscriber on the first bus line is reproduced on at least one further bus line and after a change of the de For example, at the first level from dominant to recessive, only recessive levels are sent from the first state machine on the first and at least one other bus lines for a predetermined period of time, and from the second state machine, a second dominant level sent by the first bus user on the first bus line is reproduced on at least one further bus line and after a change of the second level from dominant to recessive for a predetermined period of time from the second state machine on the first and the at least one further bus line only recessive levels are sent, the connecting element a first multiplexer, which is connected to the first state machine, the second state machine and the first bus subscriber, and the first bus user is connected by the first multiplexer to the first state machine or the second state machine to connect the first bu to the second bus subscriber or to the third bus subscriber.
Der zweite Gegenstand der Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem ersten Zustandsautomaten und einem zweiten Zustandsautomaten zum Verbinden von wenigstens drei Busteilnehmern mit einem Bus, welcher mit dominanten und rezessiven Pegeln ausgestaltet ist, wobei der erste Busteilnehmer mittels einer ersten Busleitung mit der Vorrichtung verbunden ist und der zweite Busteilnehmer mittels einer zweiten Busleitung mit der Vorrichtung verbunden ist, wobei der zweite Busteilnehmer mit dem ersten Zustandsautomaten verbunden ist und der dritte Busteilnehmer mittels einer dritten Busleitung mit der Vorrichtung verbunden ist, wobei der dritte Busteilnehmer mit dem zweiten Zustandsautomaten verbunden ist, wobei von dem ersten Zustandsautomaten ein erster dominanter Pegel, welcher von dem ersten Busteilnehmer auf der ersten Busleitung gesendet wird, auf wenigstens einer weiteren Busleitung reproduziert wird und nach einer Änderung des ersten Pegels von dominant auf rezessiv für eine vorbestimmte Zeitdauer von dem ersten Zustandsautomaten auf der ersten und der wenigstens einen weiteren Busleitung nur rezessive Pegel gesendet werden und von dem zweiten Zustandsautomaten ein zweiter dominanter Pegel, welcher von dem ersten Busteilnehmer auf der ersten Busleitung gesendet wird, auf wenigstens einer weiteren Busleitung reproduziert wird und nach einer Änderung des zweiten Pegels von dominant auf rezessiv für eine vorbestimmte Zeitdauer von dem zweiten Zustandsautomaten auf der ersten und der wenigstens einen weiteren Busleitung nur rezessive Pegel gesendet werden, wobei ein erster Multiplexer, welcher mit dem ersten Zustandsautomaten, dem zweiten Zustandsautomaten und dem ersten Busteilnehmer verbunden ist, vorgesehen sind, und der erste Busteilnehmer mittels des ersten Multiplexers mit dem ersten Zustandsautomaten oder dem zweiten Zustandsautomaten verbunden ist, um die Verbindung des ersten Busteilnehmers zum zweiten Busteilnehmer oder zum dritten Busteilnehmer zu erstellen.The second object of the invention relates to a device having a first state machine and a second state machine for connecting at least three bus users to a bus which is designed with dominant and recessive levels, wherein the first bus subscriber is connected to the device by means of a first bus line and the second bus subscriber is connected to the device by means of a second bus line, wherein the second bus subscriber is connected to the first state machine and the third bus subscriber is connected to the device by means of a third bus line, the third bus subscriber being connected to the second state machine, of which first state machine, a first dominant level, which is transmitted from the first bus subscriber on the first bus line, reproduced on at least one further bus line and after a change of the first level from dominant to recessive for a vorbesti mmth time from the first state machine on the first and the at least one further bus line only recessive levels are sent and reproduced by the second state machine, a second dominant level, which is sent from the first bus on the first bus, on at least one other bus line and after a change in the second level from dominant to recessive for a predetermined period of time, only recessive levels are sent from the second state machine on the first and at least one further bus lines, a first multiplexer connected to the first state machine, the second state machine, and the first state machine Bus subscriber is provided, are provided, and the first bus subscriber is connected by means of the first multiplexer with the first state machine or the second state machine to establish the connection of the first bus subscriber to the second bus subscriber or to the third bus subscriber s.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass die Implementierungen von mehreren Zustandsautomaten, wie sie auch in CAN-Repeatern genutzt werden, mit einem Multiplexer in einem Verbindungselement kombiniert werden. Der Multiplexer verbindet einzelne oder mehrere mittels Busleitungen verbundene Busteilnehmer mit den Implementierungen der Zustandsautomaten. Mehrere Busteilnehmer werden mittels einer Implementierung eines Zustandsautomaten zu einem Netzwerk verbunden. Mit dem Multiplexer ist es möglich die Verbindung des ersten Busteilnehmers mit den Zustandsautomaten jederzeit zu ändern, ohne dass eine Änderung an der Hardware durchgeführt werden muss, was Kontenintensiv und Fehleranfällig ist.One advantage of the method according to the invention is that the implementations of a plurality of state machines, as also used in CAN repeaters, are combined with a multiplexer in a connection element. The multiplexer connects individual or multiple bus users connected by bus lines with the implementations of the state machines. Several bus subscribers are connected to a network by means of an implementation of a state machine. With the multiplexer, it is possible to change the connection of the first bus user with the state machine at any time, without any change to the hardware must be performed, which is account-intensive and error-prone.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass keine Umverdrahtung bei einer Änderung der Bustopologie nötig ist. Der erste Busteilnehmer kann durch eine neue Schaltung der Multiplexer mit einem anderen Zustandsautomaten und damit einem anderen Busteilnehmer verbunden werden.Another advantage of the invention is that no rewiring in a change of Bus topology is needed. The first bus subscriber can be connected by a new circuit of the multiplexer with another state machine and thus another bus subscriber.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass Änderungen an der Topologie jederzeit und sehr schnell geschehen können. So kann ein Busteilnehmer im laufenden Betrieb von einem Zustandsautomaten abgekoppelt oder an einen Zustandsautomaten angekoppelt werden.Another advantage of the invention is that changes to the topology can be made at any time and very quickly. Thus, a bus subscriber can be decoupled during operation from a state machine or coupled to a state machine.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass sie sich sowohl für Busse, auf denen ein CAN-Protokoll genutzt wird, nutzen lässt, als auch für andere Busprotokolle, welche mit dominanten und rezessiven Pegeln arbeiten.Another advantage of the invention is that it can be used both for buses on which a CAN protocol is used, as well as for other bus protocols, which operate with dominant and recessive levels.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Verbindungselement einen zweiten Multiplexer auf und der zweite Busteilnehmer wird über den zweiten Multiplexer mit dem ersten Zustandsautomaten oder dem zweiten Zustandsautomaten verbunden.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the connecting element has a second multiplexer and the second bus subscriber is connected via the second multiplexer to the first state machine or the second state machine.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass der zweite Busteilnehmer durch eine neue Schaltung des zweiten Multiplexers mit einem anderen Zustandsautomaten verbunden werden kann. Eine Umverdrahtung ist dazu nicht notwendig.A further advantage of the invention is that the second bus subscriber can be connected to another state machine by a new circuit of the second multiplexer. A rewiring is not necessary.
Durch die Erweiterung des Verbindungselementes mit weiteren Zustandsautomaten und/oder Multiplexern lässt sich die Flexibilität weiter erhöhen.By extending the connecting element with other state machines and / or multiplexers, the flexibility can be further increased.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf dem Bus ein CAN-Busprotokoll verwendet.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, a CAN bus protocol is used on the bus.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Verbindungselement eine Konfigurationslogik auf und die Konfiguration des Multiplexers wird durch die Konfigurationslogik gesteuert.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the connecting element has a configuration logic and the configuration of the multiplexer is controlled by the configuration logic.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass dem Verbindungselement lediglich die Information über die Schaltung der Multiplexer zugeführt wird und keine Schaltsignale für die Multiplexer. Diese Information kann beispielsweise von einer übergeordneten Steuerungseinheit, beispielsweise einem PC, oder einem Busteilnehmer stammen und dem Verbindungselement mittels des Busses oder eines Standardinterfaces wie dem Serial Peripheral Interface oder dem Universal Serial Bus mitgeteilt werden.Another advantage of the invention is that only the information about the circuit of the multiplexer is supplied to the connecting element and no switching signals for the multiplexer. This information may, for example, originate from a higher-level control unit, for example a PC or a bus subscriber, and be communicated to the connection element by means of the bus or a standard interface such as the Serial Peripheral Interface or the Universal Serial Bus.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Bus mit mindestens zwei Busteilnehmern über eine gemeinsame Busleitung mit einem Verbindungselement verbunden.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, a bus is connected to at least two bus users via a common bus line with a connecting element.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass nicht jeder Busteilnehmer eine eigene Busleitung zur Verbindung zum Verbindungselement benötigt.A further advantage of the invention is that not every bus user requires a separate bus line for connection to the connecting element.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die mittels des Verbindungselementes übertragenen Signale durch eine Überwachungseinheit überwacht.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the signals transmitted by means of the connecting element are monitored by a monitoring unit.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass durch die Überwachungseinheit eine Kontrolle der übertragenen Signale erfolgt. Die Überwachungseinheit kann sowohl ein Busteilnehmer sein, als auch als Funktionalität in das Verbindungselement integriert sein.A further advantage of the invention is that the monitoring unit controls the transmitted signals. The monitoring unit can be both a bus subscriber, as well as integrated as functionality in the connecting element.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Busleitungen, auf denen Signale gesendet werden, welche außerhalb der Spezifikation des Busprotokolls liegen, von der Überwachungseinheit erkannt und vom Bus getrennt.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, bus lines on which signals which are outside the specification of the bus protocol are detected by the monitoring unit and disconnected from the bus.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass eine weitere Störung durch fehlerhaft sendende Busteilnehmer unterbunden wird.A further advantage of the invention is that a further disturbance is prevented by incorrectly transmitting bus subscribers.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden von der Überwachungseinheit Pegel auf den angeschlossenen Busleitungen geändert, um Nachrichten zu erzeugen oder Fehler zu simulieren.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the monitoring unit changes levels on the connected bus lines in order to generate messages or to simulate errors.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass auf einfache Art Nachrichten erzeugt und Fehler simuliert werden können.A further advantage of the invention is that messages can be generated in a simple way and errors can be simulated.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine mittels des Verbindungselementes übertragene erste Nachricht, die von dem ersten Busteilnehmer auf der ersten Busleitung gesendet und mindestens einem vorgegebenen Kriterium entspricht, von der Überwachungseinheit erkannt und verändert auf der wenigstens einen weiteren Busleitung reproduziert.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, a first message transmitted by the connecting element and transmitted by the first bus subscriber on the first bus line and corresponding to at least one predetermined criterion is recognized by the monitoring unit and reproduced on the at least one further bus line reproduced.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass vom ersten Busteilnehmer übertragene Nachrichten erkannt und verändert werden können und der erste Busteilnehmer keine Kenntnis von dieser Veränderung erlangt.A further advantage of the invention is that messages transmitted by the first bus subscriber can be detected and changed and the first bus subscriber is not aware of this change.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die erste Nachricht durch die Überwachungseinheit mittels einer Nachrichten-Identifikationskennung erkannt. In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the first message is detected by the monitoring unit by means of a message identification code.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die erste Nachricht durch die Überwachungseinheit mittels Auswertung des Übertragungszeitpunktes erkannt.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the first message is recognized by the monitoring unit by means of evaluation of the transmission time.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Multiplexer auf einem oder mehreren programmierbaren Hardwareelementen, wie beispielsweise einem FPGA oder ASIC, implementiert.In an advantageous embodiment, the multiplexers are implemented on one or more programmable hardware elements, such as an FPGA or ASIC.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass sich Bauteile einsparen lassen, was Geld und Ressourcen schonend ist.Another advantage of the invention is that components can be saved, which saves money and resources.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Multiplexer gemeinsam mit den Zustandsautomaten auf einem FPGA oder ASIC implementiert.In a particularly advantageous embodiment of the device according to the invention, the multiplexers are implemented together with the state machine on an FPGA or ASIC.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass sich durch die Kombination von Zustandsautomat und Multiplexer Hardware sparen und die Größe des Aufbaus reduzieren lässt.A further advantage of the invention is that the combination of state machine and multiplexer can save hardware and reduce the size of the structure.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Konfigurationslogik für die Multiplexer mit auf dem oder den FPGAs oder ASICs implementiert.In a further advantageous embodiment, a configuration logic for the multiplexer is implemented with on the FPGAs or ASICs.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass lediglich die Information für die logische Schaltung der Multiplexer zu übertragen sind.A further advantage of the invention is that only the information for the logic circuit of the multiplexers is to be transmitted.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung eine galvanische Trennung in der Verbindung zum ersten Busteilnehmer auf.In a further advantageous embodiment of the device according to the invention, the device has a galvanic isolation in the connection to the first bus subscriber.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass die anderen Busanschlüsse insbesondere vor Spannungsspitzen geschützt sind.A further advantage of the invention is that the other bus connections are protected in particular against voltage peaks.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Wechsel der Pegeländerungen auf den Busleitungen verzögert und hierdurch eine längere Busleitung simuliert.In a further embodiment of the method according to the invention, the change of the level changes on the bus lines is delayed and thereby a longer bus line is simulated.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass die korrekte Funktionsweise des Busses bei großen Leitungslängen getestet wird und keine langen Leitungen benötigt werden.Another advantage of the invention is that the correct operation of the bus is tested for long line lengths and no long lines are needed.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand mehrerer vorteilhafter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen schematisiert dargestellt. Dabei zeigt, dieThe invention will be explained in more detail below with reference to several advantageous embodiments. The embodiments are shown schematically in the drawings. It shows, the
Jeder Eingangsmultiplexer und jeder Ausgansmultiplexer stellt eine Verbindung zu maximal einem Zustandsautomaten her, wobei jederzeit die Möglichkeit einer Änderung der Verbindung besteht. Die Konfigurationslogik Konf weist einen externen Anschluss und acht Konfigurationsanschlüsse Cfg 1, Cfg 2, Cfg 8 für die acht Ausgangsmultiplexer Mux 1, Mux 2, Mux 8 und die acht Eingangsmultiplexer Demux 1, Demux 2, Demux 8 auf. In der dargestellten Variante sind jeweils ein Eingangsmultiplexer und ein Ausgangsmultiplexer mit einem gemeinsamen Konfigurationsanschluss der Konfigurationslogik verbunden.Each input multiplexer and each output multiplexer connects to a maximum of one state machine, with the possibility of changing the connection at any given time. The configuration logic Konf has an external port and eight
Die Anzahl der Anschlüsse variiert bei unterschiedlichen Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Transceiver setzen die Spannungen der Busleitung in Signale für die Eingangsanschlüsse RxD 1, RxD 2, RxD 8 und die Signale der Ausgangsanschlüsse TxD 1, TxD 2, TxD 8 in Spannungen auf der Busleitung um und sorgen dafür, dass dominante Pegel rezessive Pegel auf der Busleitung überschreiben. Über die acht Ausgangsanschlüsse TxD 1, TxD 2, TxD 8 sendet die Vorrichtung Pegel und über die acht Eingangsanschlüsse TxD 1, TxD 2, TxD 8 empfängt die Vorrichtung Pegel. Jeweils ein Ausgangsanschluss und ein Eingangsanschluss TxD 1/RxD 1, TxD 2/RxD 2, TxD 8/RxD 8 führen dabei zur selben Busleitung. Jede Busleitung führt zu einem Busteilnehmer oder mehreren über die Busleitung verbundenen Busteilnehmern. Jeder der acht Ausgangsanschlüsse TxD 1, TxD 2, TxD 8 ist mittels eines der acht Ausgangsmultiplexer Mux 1, Mux 2, Mux 8 mit maximal einem der vier Zustandsautomaten ZA1, ZA2, ZA4 verbunden. Jeder der acht Eingangsanschlüsse RxD 1, RxD 2, RxD 8 ist mittels eines der acht Eingangsmultiplexer Demux 1, Demux 2, Demux 8 mit maximal einem der vier Zustandsautomaten ZA1, ZA2, ZA4 verbunden. Das Verhältnis der Anzahl von Zustandsautomaten zu Anschlüssen ist nicht maßgeblich und variiert bei unterschiedlichen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Jeweils einer der acht Eingangsanschlüsse RxD 1, RxD 2, RxD 8 und einer der acht Ausgangsanschlüsse TxD 1, TxD 2, TxD 8 führen zur selben Busleitung und werden mittels der Eingangsmultiplexer und Ausgangsmultiplexer mit demselben Zustandsautomaten verbunden. Alle Busleitungen, die mit demselben Zustandsautomaten verbunden sind, bilden zusammen mit den an ihnen angeschlossenen Busteilnehmern und dem Zustandsautomaten einen Bus. Eingänge der Zustandsautomaten, die mit keiner Busleitung verbunden sind, werden bevorzugt mit einem dauerhaften rezessiven Pegel beaufschlagt. Dies verhindert Fehlfunktionen der Zustandsautomaten ZA1, ZA2, ZA4 durch undefinierte Pegel auf offenen Anschlüssen. Ausgangsanschlüsse der Vorrichtung TxD 1, TxD 2, TxD 8 werden bevorzugt mit einem dauerhaften rezessiven Pegel beaufschlagt.The number of terminals varies in different embodiments of the device according to the invention. Transceivers convert the voltages of the bus line into signals for the
Die Funktionsweise der Zustandsautomaten ZA1, ZA2, ZA4 ist identisch und wird später erläutert.The mode of operation of the state machines ZA1, ZA2, ZA4 is identical and will be explained later.
Erfindungsgemäß lässt sich die Konfiguration der Eingangsmultiplexer und der Ausgangsmultiplexer jederzeit ändern. In einer bevorzugten Variante wird die Konfiguration der Eingangsmultiplexer und der Ausgangsmultiplexer von einer Konfigurationslogik Konf gesteuert. Die Konfigurationslogik steuert über die Anschlüsse Cfg 1, Cfg 2 bis Cfg 8 die Konfiguration der Eingangsmultiplexer und der Ausgangsmultiplexer. Jeweils ein Eingangsmultiplexer und ein Ausgangsmultiplexer stellen die Verbindung zwischen einer Busleitung und einem Zustandsautomaten her und sind über denselben Konfigurationsanschluss Cfg 1, Cfg 2 bis Cfg 8 mit der Konfigurationslogik verbunden. Die Kriterien, nach denen die Konfigurationslogik die Konfiguration steuert erhält sie beispielsweise über einen externen Anschluss HxD von einer übergeordneten Steuerungseinheit, beispielsweise einem PC, oder einem Busteilnehmer. Als Interface zwischen PC oder Busteilnehmer und Konfigurationslogik ist beispielsweise ein Standardinterface wie das Serial Peripheral Interface oder der Universal Serial Bus verwendbar.According to the invention, the configuration of the input multiplexer and the output multiplexer can be changed at any time. In a preferred variant, the configuration of the input multiplexer and the output multiplexer is controlled by a configuration logic Konf. The configuration logic controls the configuration of the input multiplexers and the output multiplexers via the
Der erste Busteilnehmer TN1 lässt sich mit dem zweiten Busteilnehmer TN2 oder dem dritten Busteilnehmer TN3 verbinden.The first bus subscriber TN1 can be connected to the second bus subscriber TN2 or the third bus subscriber TN3.
Die in
In
Die möglichen Zustände des Automaten sind ein erster Zustand R, ein zweiter Zustand T und eine Zustandsgruppe DX, bestehend aus acht Zuständen D1, D2, D3, D8. Die Anzahl der Zustände in der Zustandsgruppe DX variiert in unterschiedlichen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.The possible states of the automaton are a first state R, a second state T and a state group DX, consisting of eight states D1, D2, D3, D8. The number of states in the state group DX varies in different embodiments of the device according to the invention.
Nach der Initialisierung befindet sich der Zustandsautomat in dem ersten Zustand R. Im ersten Zustand R sendet der Zustandsautomat auf allen Busleitungen einen rezessiven Pegel. Sobald ein Busteilnehmer auf einer, der an den Zustandsautomaten angeschlossenen Busleitungen einen dominanten Pegel erzeugt und der dominante Pegel von dem Zustandsautomaten registriert wird, wechselt der Zustandsautomat seinen Zustand.After initialization, the state machine is in the first state R. In the first state R, the state machine sends a recessive level to all bus lines. As soon as a bus subscriber on one of the bus lines connected to the state machine generates a dominant level and the dominant level is registered by the state machine, the state machine changes state.
Die acht Zustände der Zustandsgruppe DX werden im Folgenden als 1-Zustand D1, 2-Zustand D2, 3-Zustand D3 bis 8-Zustand D8 benannt. Im 1-Zustand D1 lauscht der Zustandsautomat auf der ersten Leitung auf Pegeländerungen und sendet auf allen weiteren angeschlossenen Leitungen einen dominanten Pegel. Im 2-Zustand D2 lauscht der Zustandsautomat auf der zweiten Leitung auf Pegeländerungen und sendet auf allen weiteren angeschlossenen Leitungen einen dominanten Pegel. Allgemein gilt: Im n-Zustand lauscht der Zustandsautomat auf der n-ten Leitung auf Pegeländerungen und sendet auf allen weiteren angeschlossenen Leitungen einen dominanten Pegel.The eight states of the state group DX are referred to below as 1-state D1, 2-state D2, 3-state D3 to 8-state D8. In the 1 state D1, the state machine on the first line listens for level changes and transmits a dominant level on all other connected lines. In the 2-state D2, the state machine on the second line listens for level changes and transmits a dominant level on all other connected lines. In general, when in the n state, the state machine on the nth line listens for level changes and transmits a dominant level on all other connected lines.
Im zweiten Zustand T sendet der Zustandsautomat auf allen an ihn angeschlossenen Busleitungen rezessive Pegel. Der zweite Zustand T dient dazu zuvor gesendeten dominanten Pegeln Zeit zum Abklingen zu geben. Die Zeitspanne für die der Zustandsautomat im zweiten Zustand T verbleibt, variiert in unterschiedlichen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, ist jedoch so zu bemessen, dass zuvor gesendeten dominanten Pegeln im konkreten Anwendungsfall hinreichend stark abklingen bevor der Zustandsautomat in den ersten Zustand R wechselt.In the second state T, the state machine sends recessive levels to all bus lines connected to it. The second state T serves to give time to decay previously transmitted dominant levels. The time span for which the state machine remains in the second state T varies in different embodiments of the device according to the invention, but is to be dimensioned such that previously transmitted dominant levels decay sufficiently strongly in the concrete application case before the state machine changes to the first state R.
Registriert der Zustandsautomat in einem zweiten Schritt
Befindet sich der Zustandsautomat im n-Zustand und registriert auf der n-ten Leitung in einem vierten Schritt
Befindet sich der Zustandsautomat im ersten Zustand R, so registriert er folglich auf allen angeschlossenen Busleitungen einen rezessiven Pegel. Befindet sich der Zustandsautomat in einem der Zustände aus der Zustandsgruppe DX, so registriert der Zustandsautomat auf einer Leitung einen dominanten Pegel, den ein anderer Busteilnehmer erzeugt hat und auf allen weiteren angeschlossenen Busleitungen einen dominanten Pegel, den der Zustandsautomat selbst erzeugt und damit insgesamt auf allen angeschlossenen Leitungen einen dominanten Pegel. Befindet sich der Zustandsautomat im zweiten Zustand T, so sendet er auf allen angeschlossenen Leitungen einen rezessiven Pegel, welcher jedoch durch mögliche Reflexionen des zuvor gesendeten dominanten Pegels gestört werden kann.If the state machine is in the first state R, then it registers a recessive level on all connected bus lines. If the state machine is in one of the states from the state group DX, then the state machine registers a dominant level on one line, which has been generated by another bus user, and a dominant level on all other connected bus lines, which the state machine itself generates, and thus altogether connected lines a dominant level. If the state machine is in the second state T, it sends a recessive level on all connected lines, which however can be disturbed by possible reflections of the previously transmitted dominant level.
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